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Das Argument für die Ein-Maschinen-Bearbeitung verschiedener Materialformen
Ein Fertigungsbetrieb, der sowohl Blechhalterungen als auch Profilrohrabschnitte schneidet, betreibt traditionell zwei separate Maschinen – einen Plattschneidtisch und ein Rohrschneidsystem – wobei jede Maschine eigenständigen Platzbedarf, eigene Versorgungsanschlüsse, Bedienpersonal und Wartung erfordert. Kombination aus Blech und Rohr maschinen zum Laserschneiden konsolidiert beide Funktionen in einer Maschinenplattform: Flachblech wird vom Hauptarbeitstisch aus geschnitten, während runde, quadratische und rechteckige Rohrprofile über ein integriertes Drehfuttersystem bearbeitet werden.
Die Integration löst das Workflow-Problem, das durch getrennte Maschinen entsteht. Auf einer Maschine geschnittene Blechteile müssen zu Montagestationen transportiert werden. Rohrabschnitte, die auf einer anderen Maschine geschnitten wurden, erreichen dieselben Montagestationen über einen anderen Workflow-Pfad. Wenn eine Maschine früher fertig ist als die andere, kommt die Montage zum Stillstand, da auf den fehlenden Komponententyp gewartet wird. Eine integrierte Maschine, die beide Formen verarbeitet, liefert vollständige Teilesätze gleichzeitig an die Montage – Halterung und Rohr, an dem sie befestigt wird, werden in derselben Produktionssequenz geschnitten.
Ein Stahlmöbelhersteller, der Bürobüroarbeitsplatzrahmen produziert, wechselte von separaten Blech-Laser- und Rohrsägeoperationen zu einem integrierten Faserlasersystem für Blech- und Rohrverarbeitung. Der vorherige Arbeitsablauf erforderte das Längenschneiden von Rohrabschnitten auf einer Bandsäge und anschließend das Fräsen der Endprofile zur Vorbereitung der Schweißverbindungen. Das Rohrmodul des integrierten Lasers schnitt die Rohre nicht nur auf Länge, sondern profilierte auch die Endgeometrie – Aussparungsschnitte für T-Verbindungen, Gehrungsschnitte für Eckverbindungen – in einem einzigen Arbeitsschritt und eliminierte damit den Fräsprozess vollständig. Die gesamte Bearbeitungszeit pro Rahmen sank von etwa 18 Minuten auf 7 Minuten, und die kompakte Maschine mit nur einem Gerät belegte weniger Bodenfläche, die später für eine zusätzliche Montagestation genutzt wurde.
Technische Integration der Blech- und Rohrverarbeitung
Maschinenarchitektur
Kombination maschinen zum Laserschneiden montieren Sie den Schneidkopf an einer Brücke, die sich über die gesamte Länge des Maschinenbetts bewegt. Bei der Plattschneidung bewegt sich der Kopf in X- und Y-Richtung über den flachen Werkstatttisch, wobei die Z-Achsen-Höhe zur Fokuskontrolle nachgeführt wird. Bei der Rohrschneidung positioniert die Brücke den Kopf an der Rohrschneidstation – typischerweise am Ende des Maschinengestells angebracht –, wo eine rotierende Spannfuttervorrichtung das Rohr greift und dreht, während der Kopf entlang der Rohrachse und radial zur Profilierung der Rohroberfläche bewegt wird.
Der Wechsel zwischen Platten- und Rohrbetrieb dauert 30–120 Sekunden – während der Plattenschneidtisch beladen oder entladen wird, führt der automatische Zuführer der Rohrstation den nächsten Rohrabschnitt zu. Dieser parallele Betrieb ermöglicht nahezu kontinuierliche Produktion mit lediglich einer kurzen Übergangszeit zwischen den Materialformen.
Die Maschinensteuerung verwaltet separate Parameterbibliotheken für das Schneiden von Platten und Rohren. Die Plattenbibliothek speichert Geschwindigkeit, Leistung, Hilfsgas und Fokuseinstellung für jede Material-Dicken-Kombination auf flachen Blechen. Die Rohrbibliothek fügt Drehachsgeschwindigkeit, Profilgeometrievorlagen sowie Durchstich-Startparameter hinzu, die sich unterscheiden, wenn der Laserstrahl eine gekrümmte Oberfläche statt einer ebenen Oberfläche durchsticht.
Rohrverarbeitungsfunktionen
Die Drehscheibe verarbeitet Rundrohre mit Durchmessern von 20 mm bis 220 mm sowie quadratische/rechteckige Profile innerhalb entsprechender Grenzen. Rohrlängen bis zu 6.000 mm werden mit automatischem Beschicken verarbeitet; längere Abschnitte bis zu 9.000 mm können manuell beschickt oder mit erweiterter Unterstützung geschnitten werden.
Der Schneidkopf profilieret die Rohrenden zur Vorbereitung der Schweißverbindungen – Abschrägungen im Winkelbereich von 15–75 Grad, Aussparungen für T-förmige Schweißverbindungen sowie Schlitzstrukturen entlang des Rohrs für formschlüssige Rahmenverbindungen. Lochmuster für Schraubverbindungen, Kabelverlegung und Entwässerung werden je nach Rohrdurchmesser und Wandstärke geschnitten. Die Wiederholgenauigkeit der Muster über verschiedene Fertigungschargen hinweg beseitigt Passgenauigkeitsunterschiede, die bei separater Sägearbeit und Bohrung entstehen würden.
Nesting-Optimierung
Die Nesting-Software optimiert Platten und Rohre simultan. Bei der Platten-Nesting erreicht die automatisierte Software eine Materialausnutzung von 75–85 % gegenüber 60–70 % bei manueller Auslegung. Bei der Rohr-Nesting werden die Teile entlang der Rohrlänge derart angeordnet, dass Abfallmaterial minimiert wird; dabei berücksichtigt die Software automatisch den Schnittspalt (Kerf) sowie die Greifzone an jedem Rohrende.
Häufig gestellte Fragen
Wie hoch ist der Kostenunterschied zwischen separaten Maschinen und einem Kombinationssystem?
Ein Kombinationssystem aus Blech- und Rohrschneiden kostet typischerweise 30–50 % mehr als eine reine Blechschneidmaschine, jedoch 20–30 % weniger als der Kauf separater Maschinen für Blech- und Rohrschneiden. Die Einsparungen durch die Ein-Maschinen-Lösung gehen über die Anschaffungskosten hinaus – nur ein Fundament, ein Anschluss an die Versorgungsleitungen, ein Kühlgerät, ein Absaugsystem und eine Bedienposition statt jeweils zwei.
Kann eine bestehende Blechschneidmaschine für die Rohrbearbeitung nachgerüstet werden?
Eine Nachrüstung ist technisch möglich, ist aber im Vergleich zum Kauf eines integrierten Systems selten wirtschaftlich sinnvoll. Das Rohrmodul erfordert eine Drehachse, ein Rohrhaltesystem sowie umfangreiche Steuerungsanpassungen. Die meisten Fertiger stellen fest, dass der Austausch der bestehenden Maschine gegen ein werkseitig integriertes Kombinationssystem bessere Ergebnisse liefert als eine Nachrüstung vor Ort.
Wie vergleicht sich die Schnittqualität beim Rohrschneiden mit der von Sägen und spanender Bearbeitung?
Laserzugeschnittene Rohrenden sind gratfrei und sofort schweißfertig – ohne nachträgliche Bearbeitungsschritte wie Entgraten oder Endfräsen, die bei der Sägearbeit erforderlich sind. Der Laser erreicht eine Profilgenauigkeit von ±0,1 mm bei der Geometrie der Rohrenden, vergleichbar mit der CNC-Bearbeitung. Das Dreiklammer-System M230 von Tianchen Laser gewährleistet während des gesamten Schneidvorgangs eine präzise Rohrpositionierung.
Welche Rohrprofile und -größen können Kombinationssysteme verarbeiten?
Runde, quadratische und rechteckige Profile sind Standard. Einige Systeme verarbeiten zudem ovale, D-förmige und U-förmige Profile – je nach verwendeter Spannfutterkonfiguration. Der maximale Durchmesser liegt je nach Maschinenkonfiguration zwischen 200 und 300 mm. Tianchen Laser bietet Kombinationsmaschinen in einer Leistungsbandbreite von 3 kW bis über 12 kW an.
Wie behandelt die Verschnittoptimierungssoftware die gleichzeitige Produktion von Blechen und Rohren?
Die Software verwaltet separate Verschachtelungs-Engines für 2D-Platten und 1D-Rohre und stellt dem Bediener eine einheitliche Produktionswarteschlange zur Verfügung. Beide Materialformen werden aus einer einzigen Auftragsdatei verarbeitet – die Software leitet Platten-Teile automatisch an den Flachschneidtisch und Rohr-Teile an die Dreheinheit weiter, basierend auf der Geometrie der Teile.
Welche Wartungsmaßnahmen sind spezifisch für Kombinationsmaschinen?
Die rotierende Spannfutter-Einheit der Rohrstation erfordert häufiger eine Schmierung des Spannfuttermechanismus und der Linearlager als der Plattentisch – bei stark genutzten Anlagen typischerweise wöchentlich. Die schützenden Faltenbälge, die die Linearführungen der Rohrstation abdecken, müssen auf Ablagerung von Schmutz überprüft werden, da sich in Umgebungen mit starkem Schnittstaub vorzeitiger Verschleiß der Dichtungen ergeben kann.